I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   6 ,   No .   6 Dec em b er   201 6 ,   p p .   3 11 2 ~ 31 2 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 6i 6 . 1 2 7 8 0          3112       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   WWLL N Da ta Cl uster A na ly sis   M ethods  f o r Lig ht ni ng - Ca used   Forest  Fires Mo ni toring       B a ra no v s k iy   Ni k o la y 1 K re c het o v a   Sv et la na 2 B elik o v a   M a rina 3 ,   P er ely g in Ant o n 4   1 , 3, 4 De p a rtem e n o f   T h e o re ti c a a n d   In d u strial   He a S y ste m s E n g in e e rin g ,   T o m s k   P o ly tec h n ic Un iv e rsity   Ru ss ian   F e d e ra ti o n   2 De p a rtme n o f   M a th e m a ti c   a n d   Co m p u ter S c ien c e s,  G o rn o - A lt a y sk   S tate   Un iv e rsit y ,   Ru ss ian   F e d e ra ti o n       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   2 6 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   No v   7 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   No v   21 ,   2 0 1 6     S to rm   a c ti v it y   is  th e   m a in   re a so n   f o f o re st  f ires   to   o c c u in   re m o te  f o re ste d   territo ries .   T h e   c u rre n a rti c le  p re se n ts  th e   re su lt f o c lu ste a n a ly sis  o WW LL d a ta  o n   li g h tn i n g   d i sc h a rg e s.  It  p ro v id e th e   d e sc r ip ti o n   f o c lu ste riza ti o n   a lg o rit h m o li g h tn in g   d isc h a rg e o v e r   th e   c o n tro ll e d   territo ry .   Re se a rc h   a re a   is  T i m ir y a z e v s k i y   f o re str y   o f   th e   T o m s k   re g io n   (S i b e ria,   Ru ss ia).  W e   a n a ly z e d   th e   a p p li c a b il it y   o f   c lu ste a n a ly sis  r e su lt f o m o n it o ri n g   o f   th e   f o re st  f ire  d a n g e c a u se d   b y   sto r m   a c ti v it y .   A a   re su lt   o th e   c o n d u c ted   re se a rc h ,   w e   e sta b li sh e d   t h a th e   f o ll o w in g   c h a ra c teristics   o sto rm   a c ti v it y   c a n   b e   i n c lu d e d   in   d e term in isti c - p ro b a b il isti c   c rit e rio n   to   a ss e ss   th e   f o re st  f ire  d a n g e r.   T h e   a rti c le  g iv e th e   re c o m m e n d a ti o n h o w   to   c re a te  n e w   g e n e ra ti o n   in f o rm a ti o n - c o m p u ter  a n d   g e o i n f o rm a ti o n   s y ste m f o r   m o n it o rin g   o f   th e   f o re st  f ire  d a n g e c a u se d   b y   sto rm   a c ti v it y   in   th e   c o n tro ll e d   f o re ste d   territo ry .   K ey w o r d :   C lu s ter   an al y s is   Fo r est f ir e   L i g h tn i n g   m o n ito r in g   Sib er ia   W W L L d ata   Co p y rig h ©   2 0 1 6   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   B ar an o v s k i y   Ni k o la y ,     Dep ar te m en t o f   T h eo r etica l a n d   I n d u s tr ial  Hea t S y s te m s   E n g in ee r in g ,   T o m s k   P o ly tec h n cic  Un iv er s it y ,   3 0   L en i n   av e n u e,   T o m s k   6 3 4 0 5 0 ,   R u s s ia n   Fed er atio n .   E m ail: f ir ed an g er @ n ar o d . r u       1.   I NT RO D UCT I O N   T h r ea s o n s   f o r   f o r est  f ir es   t o   o cc u r   ar r ath er   v ar io u s .   T h w h o le  r a n g e   o f   s u ch   r ea s o n s   ca n   b d iv id ed   in to   t w o   g r o u p s     n atu r al  an d   an t h r o p o g en ic  f ac t o r s   o f   f o r est   f ir e s   o cc u r r e n ce   [ 1 ] .   T h p r in cip al  n atu r al  f ac to r   o f   ig n itio n s   in   r e m o te  f o r ests   i s   th s to r m   a ctiv it y   [ 2 ] .   Fo r est  f ir es  ca u s e   n o o n l y   ec o n o m ic   d am a g e,   b u t a l s o   lead   to   d ea th   o f   p eo p le  an d   to   ec o l o g ical  ef f ec ts   [ 3 ] .   T h an al y s i s   o f   f o r est  f ir i n c id en ts   f o r   r ec e n y ea r s   ( e s p ec iall y   f o r   w h ic h   i i s   t y p ical  to   h av e   g r ea t   v alu e s   o f   t h ar ea   co v er ed   b y   t h f ir e)   s h o w s   t h at  it  i s   i n ef f ec ti v e   to   ex tin g u is h   lar g e   f o r est   f ir es  b y   t h e   m o d er n   w a y s   [ 4 ] .   W b eliev th at  t h e   g r ea tes t e f f ec t o n   m in i m izatio n   o f   n e g ati v co n s eq u e n ce s   o f   f o r est  f ir es   ca n   b r ea ch ed   u s i n g   t h s y s te m s   o f   m o n ito r in g ,   ass e s s m e n an d   f o r ec asti n g   o f   f o r est  f ir d an g er   [ 5 - 6 ] .   No w ,   in   t h w o r ld ,   th f o ll o w i n g   f o r est  f ir d an g er   as s ess m en s y s te m s   b ec o m w i d ely   u s ed :   C an ad ia n   [ 7 ] ,   Am er ica n   [ 8 ] ,   E u r o p ea n   [ 9 ] .   T h s y s te m   I SDM - R o s les k h o is   ap p lied   i n   t h ter r ito r y   o f   t h R u s s ia n   Fed er atio n   [ 1 0 ] .   A ll  th e   s p ec if ied   s y s te m s   h a v a   n u m b er   o f   es s e n tial  s h o r tco m i n g s   [ 1 ] .   I is   n ec e s s ar y   t o   d ev elo p   th n e d eter m in i s tic - p r o b ab ilis tic  ap p r o ac h   to   ass es s ,   m o n ito r   a n d   f o r ec ast  t h f o r est  f ir d an g er   ca u s ed   b y   s to r m   ac tiv it y   [ 1 1 - 1 2 ] .   Gr o u n d   s to r m   d i s ch ar g es  ar r ec o r d e d   in   o th er   co u n tr ie s   as   w ell.   I n   th p er io d   b et w ee n   1 9 9 2   an d   2 0 0 1 ,   s cien tis t s   co n d u cted   cy cle  o f   o b s er v atio n s   o n   g r o u n d - to - clo u d   s to r m   d i s ch ar g es  i n   o n o f   th r eg io n s   in   Sp ai n   [ 1 3 ] .   T h ch ar ac ter is tics   o f   4 , 3 10 6   f las h es   w er r eg is ter ed   f o r   th I b er ian   P en in s u la   d u r i n g   t h f ir s t   ten   y ea r s   o f   s to r m   m o n ito r in g   n et w o r k   o p er atio n th y ea r l y   an d   d ail y   c y cle,   p o lar it y ,   co m p le x it y ,   p ea k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       WW L LN   Da ta   C lu s te r   A n a lysi s   Meth o d s   fo r   Lig h tn in g - C a u s ed   F o r est . . . .   ( B a r a n o vskiy  N iko la y)   3113   cu r r en o f   t h f ir s s tr ik e.   I was  s h o w n   t h at  t h m a x i m u m   s to r m   ac t iv i t y   i s   ch ar ac ter i s tic  o f   th p er io d   f r o m   Ma y   to   Sep te m b er .   T h m a x i m u m   s tr o k e   f r eq u e n c y   w a s   2 , 1   s t r o k e s / ( k m 2 y ea r ) .   T h e   m ax im u m   s t o r m   a c t iv ity   is   a s s o ci a t e d   w it h   th e   m o u n t ain o u s   l an d s c a p e .   T h s h a r o f   s in g l s t r o k es   w a s   5 3 , 6   %   an d   8 9   %   c o r r es p o n d in g ly   f o r   n eg a t iv e   a n d   p o s i ti v e   g r o u n d   s t o r m   d i s ch a r g es .   T h e   av e r a g e   cu r r e n t   f o r   th f i r s t   s t r o k e   o f   th e   n eg at iv e   an d   p o s i t iv e   d is ch a r g e s   w as   2 3 , 5   k A   an d   3 5 , 3   k A   c o r r e s p o n d in g ly .   T h e   p e a k   cu r r en t   f o r   d i s ch a r g e s   o f   b o t h   p o l a r i t i es   is   h ig h e r   in   th e   s u m m e r   th an   i n   th e   w in t e r .   Fo r   an   ef f ec ti v o p er atio n   o f   f o r est  p r o tectio n   s er v ice,   it  is   n ec ess ar y   to   k n o w   t h d y n a m ic s   o f   s to r m   ac tiv it y   i n   t h ce r tain   r eg io n .   Fo r   ex a m p le,   t h s to r m   ac ti v it y   i n   th Kr as n o y ar s k   T er r ito r y   v ar ies  s u b s ta n tia ll y   w it h i n   d a y .   A lo n g   w it h   t h at,   t h h ig h e s d eg r ee   o f   s to r m   r ep etitio n   is   o b s er v ed   b et w ee n   1 4   an   1 8   o clo ck   [ 1 4 ] .   T h av er ag s to r m   d u r atio n   v ar ies  f r o m   1 , 2   to   2 . 6   h .   W ith in   o n d a y ,   th b ig g e s n u m b er   o f   s to r m s   is   r ec o r d ed   b etw ee n   1 2   an d   1 8   o clo ck ,   lo ca t i m e   [ 1 4 ] .   Sev er al  f ac to r s   in f l u e n ce   th e   s to r m - i n d u ce d   f o r est  f ir o cc u r r en ce 1 )   s to r m s   p as s i n g ,   2 )   p r esen ce   o f   t h clo u d - to - g r o u n d   d is ch ar g e ,   3 )   t h e   am o u n t   o f   p r e c i p i t a ti o n   f a l l en   d u r in g   th s t o r m ,   4 )   th e   t r ee   s p e ci es   an d   i t s   p h y s i c a s t a t e ,   5 )   th p r e s en c e   o f   f u e ls ,   6 )   s o i l   c o n d u c t iv ity .   T h e   b i g g es t   n u m b e r   o f   g r o u n d   lig h tn in g   d i s ch ar g e   o c cu r s   a t   n ig h t   o r   e a r ly   m o r n in g   [ 1 4 ] .   F o r e s t   f u e l   ig n it i o n   o c c u r s   a t   n i g h t .   I n   th e   e a r ly   m o r n in g ,   th e   d ew   f o r m a ti o n   c r e at e s   u n f av o r a b l e   co n d i t i o n s   f o r   f i r e   t o   s p r e a d   in   th is   p e r i o d .   F i r e s   o f t en   o c cu r   o n ly   af t e r   a   d u r a b l e   b r ea k   in   tim e   af t e r   th e   s t o r m   [ 1 5 ] .   I n   R u s s ia,   in   t h p er io d   f r o m   1 9 9 2   till   2 0 0 0 ,   s to r m - i n d u ce d   f o r est  f ir es  eq u aled   3 7   to   5 3   o f   th e   ar ea   o n   w h ic h   f ir h ad   s p r e ad ,   w it h   a   r elati v n u m b er   o f   8 . 8 - 1 7 . 5   [ 1 6 ] .   Dr y   s to r m s ,   p r o d u ci n g   m ass   in f la m m a tio n s   o n   lar g s p ac es ,   o f ten   cr ea te  v er y   i n te n s s i t u atio n   [ 1 4 ] .   T h m o s k n o w n   GI S - s y s te m s   at  p r esen t a r as f o llo w s :   1 .     I n f o r m a tio n   s y s te m   o f   r e m o te  m o n ito r i n g   o f   f o r est  f ir es  I SD M - R o s les k h o ( R u s s ia)   [ 1 0 ] .   T h cu r r en f ir e   d an g er   is   as s es s ed   r el y i n g   o n   Nester o v   cr iter io n   w h ic h   h as  n o   p h y s ical  b asis   u n d er   its el f .   T h m i n i m u m   ter r ito r y   i s   zo n o f   r esp o n s i b ilit y   o f   s ep ar ate  m eteo r o lo g ical  s tatio n .   T h Natio n al  R esear ch   T o m s k   P o ly tec h n ic   Un iv er s it y   i m p le m en ted   in   th i s   s y s te m   th e   p r o b ab ilis tic  cr iter io n   to   as s ess   th f o r est  f ir e   d an g er   w it h   r eg ar d   to   th e   s to r m   ac ti v it y   a n d   an t h r o p o g en ic  i m p ac t.    2 .     C an ad ia n   Fo r est   Fire   Da n g er   R ati n g   S y s te m   C F FDR ( C a n ad a)   an d   Natio n al   Fire   Da n g er   R ati n g   S y s te m   NFDR S ( US A )   [ 7 ] , [ 8 ] .   T h f o r est f ir d an g er   is   as s es s ed   r el y in g   o n   t h a n al y s is   o f   b i g   ar r a y s   o f   s tati s tical   in f o r m atio n   o n   lar g f o r este d   ter r ito r ies.  T h s y s te m   co n s id er s   t h r ea s o n s   w h y   f o r est  f ir es  o cc u r   ( an th r o p o g en ic  i m p ac t a n d   s to r m   ac tiv it y ) .     3 .     E u r o p ea n   Fo r est  Fire   I n f o r m atio n   S y s te m   E FF I ( E u r o p e)   [ 9 ] .   T h m o s p r o g r ess iv e   co m p o n e n o f   s y s te m   r ep ea ts   s u b s y s te m   o f   t h C an ad ia n   Fo r est  Fir Dan g er   R a tin g   S y s te m .   I t   h as   t h s a m e   ch ar ac ter is tic s   an d   u s es t h E a r th   r e m o te  s e n s i n g   d ata.     4 .     GI o f   T o m s k   Sta te  Un iv er s it y   ( R u s s ia)   [ 1 7 ] .   T h s y s te m   c o n s id er s   t h m at h e m atica m o d el  o f   d r y i n g   th e   f o r est  f u el  la y er .   I g n itio n   p r o ce s s es  ar n o co n s id er ed .   T h m i n i m u m   ter r ito r y   i s   th f o r est  m e n s u r atio n   s tr atu m .     5 .     Vir tu al  Fire   S y s te m   ( Gr ee ce )   [ 1 8 ] .   I u s e s   w eb   s er v ice s   to   d is p lay   th in f o r m at io n .   I in clu d es  th e   ass es s m en o f   f o r est  f ir d an g er   r ely i n g   o n   t h an al y s is   o f   m eteo r o lo g ical  d ata.   is   T h er is   n o   d ata  ab o u t   th m in i m u m   ter r ito r y .   T h er is   an   o p p o r tu n it y   to   p r ed ict  p r o ce s s   o f   f o r est f ir s p r ea d in g   6 .     Fire   Statio n   ( P o r tu g al)   [ 1 9 ] .   T h r ea s o n s   f o r   f o r est  f ir to   o cc u r   ar n o co n s id er ed .   T h er is   p o s s ib ilit y   to   f o r ec ast th f o r est f ir s p r ea d in g .     T h d etailed   an al y s i s   o f   th s p ec if ied   s y s te m s   s h o w s   t h at   to   ass ess   th p r o b ab ilit y   o f   f o r est  f ir es  o cc u r r en ce   b y   s to r m   ac ti v it y ,   g en er all y   s tatis tical  d ata  o n   t h s p ec i f ied   ter r ito r y   ar u s ed .   Ho w e v er ,   d ata  o f   th W W L L [ 2 0 ]   n et w o r k   o n   lig h t n i n g   d is c h ar g e s   ar a v ail ab le  p r ac ticall y   ac r o s s   t h ter r ito r y   o f   th e   w h o le  w o r ld ,   in cl u d in g   ac r o s s   W este r n   Sib er ia.   I is   n ec e s s ar y   to   an al y ze   th p o s s ib ilit y   h o w   to   ap p ly   t h ese  d ata  f o r   m o n ito r i n g ,   as s es s m e n a n d   f o r ec asti n g   o f   f o r est  f ir es.  T i m ir y az ev s k i y   f o r estr y   o f   t h T o m s k   r eg io n   is   co n s id er ed   as th t y p ica l te r r ito r y   [ 1 ] .   T h T o m s k   R e g io n ,   i ts   n o r th er n   p ar t,  in   p ar tic u lar ,   is   a   f ai r l y   t y p ica f o r ested   ter r ito r y   o f   b o r ea l   f o r est  zo n e.   I ts   e x a m p le  m a y   p r o v id q u ite  g e n er al  d escr i p tio n   o f   t h co n d itio n s   f o r   f ir e   o cc u r r en ce .   T h e   r eg io n   h as   v a s f o r est   r eso u r c es.  Fo r est  ar ea s   co v er   9 0 . 5   o f   it s   to tal  ter r ito r y .   T h er ar 1 7   m illi o n   h ec tar es  co v er ed   w it h   w o o d y   s p ec ies,  i n clu d i n g   9 . 9   m i llio n   h ec tar es  co v er ed   w it h   co n i f er o u s   s p ec ies.   T h m ai n   la n d s ca p t y p es  w i t h in   t h T o m s k   R e g io n   ar i n t er f lu v ial   p lai n s   a n d   r iv er   v al l e y s   alo n g   w it h   o ld   r u n o f f   p lai n s .   I n ter f l u v ial  p lai n s   ar r ep r esen ted   b y   p o s itiv a n d   n e g ativ m o r p h o s tr u ct u r es.  Fi g u r e   s h o w s   t h g eo m o r p h o lo g ical  d e m ar ca tio n   o f   t h T o m s k   R e g i o n .   T h r eg io n s   f o r ests   ar lo ca ted   in   t h Ob   R i v er   b asin   o n   p lain   ter r ito r y   w it h   a n   ex ce s s i v m o is te n i n g   o f   t h ter r ito r y   an d   ar ess e n tial  i n   n at u r p r o tectio n .   R elativ e l y   h ar s h   w ea t h er   co n d itio n s   d eter m in t h r ath er   li m ited   s p ec ies co m p o s itio n   o f   f o r est s .     Fo r est  f ir d an g er   i n   th T o m s k   R e g io n   i s   d eter m i n ed   b y   th p r esen ce   o f   lar g p r o p o r tio n   o f   co n if er o u s   f o r est s ,   w ell - d ev el o p ed   f la m m ab le  g r o u n d   v eg e tatio n   an d   h o t,  d r y   s u m m er s .   T h cli m ate  o f   t h e   T o m s k   R eg io n   i s   b o r ea l - t y p ex tr e m co n ti n en ta l.  T er r ito r ies  w it h   co n tin e n tal   cli m at cr ea te  co n d itio n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  6 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 6   :   3 11 2     31 2 0   3114   esp ec iall y   f av o r ab le  f o r   f o r est   f ir o cc u r r en ce .   I n   th r eg io n s   f o r ests ,   d ep en d in g   o n   th w ea t h er   co n d itio n s ,   all  th r ee   s ea s o n al  f la m m ab ili t y   p ea k s   ar r eg is ter ed s p r in g   f ir w a v e,   co n s ta n s u m m er   a n d   au tu m n   f ir es  [ 1 ] .   Up   to   3 7 % o f   f o r est f ir es c au s ed   b y   s to r m   ac t iv i t y   o cc u r   i n   t h ter r ito r y   o f   th T o m s k   r eg i o n   [ 2 1 ].   T h u s ,   it  is   n ec es s ar y   to   attr ac all  av ailab le  in f o r m atio n   o n   s to r m   ac ti v it y   in   t h s t u d ied   ter r ito r y ,   in cl u d in g   n e w   d ata  s o u r ce s ,   f o r   ex a m p le,   d ata  o f   W W L L N.   An d   also   n e w   m et h o d s .   Mo d er n   r esear ch es  s h o w   th at  t h clu s ter   an al y s is   i s   s u c ce s s f u l l y   u s ed   n o o n l y   a s   an   in d ep en d en m et h o d   to   d etec th r eg u lar ities .   I ca n   b u s ed   as  b ase  b o th   f o r   cr ea tio n   o f   h y b r id   p r ed ictiv m o d els   [ 2 2 ] ,   an d   f o r   s tu d y i n g   o f   e x i s ten ti al   r eg u lar itie s   [ 2 3 - 2 5 ].           Fig u r 1 .   Geo m o r p h o lo g ical  D iv i s io n   i n to   Dis t r ict s   o f   t h T o m s k   R e g io n   [ 2 6 ]       R esear ch   o b j ec tiv is   cl u s ter   an al y s i s   o f   W W L L d ata  o n   lig h t n i n g   d is c h ar g es  in   t h t y p ica ter r ito r y   o f   W es ter n   Sib er ia  a n d   an   as s es s m e n o f   p o s s ib le  ap p licab ilit y   o f   t h ese  d ata  an d   m et h o d s   to   m o n ito r   th f o r est  f ir d an g er   ca u s ed   b y   s to r m   ac ti v it y .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 .   DB SCAN   Al g o rit h m   Den s i t y - b ased   clu s ter i n g   al g o r ith m   DB S C A ( Den s it y - B ased   Sp atial  C l u s ter i n g   o f   Ap p licatio n s   w it h   No is e,   a s   p r o p o s ed   b y   Ma r tin   E s ter   [ 2 7 ] ,   is   w id el y   u s ed   in   ap p lied   r esear ch es,  in cl u d in g   f o r   clu s ter i n g   d ata  o f   W W L L f o r   w o r ld   s ca le.   I n   th alg o r it h m ,   t h clu s ter   is   th co h er en d en s ( d en s it y - co n n ec ted )   s et  o f   p o in ts .   T h alg o r ith m   h as  t w o   p ar a m eter s m a x i m u m   r ad iu s   o f   t h n ei g h b o r h o o d   E p s   an d   m in i m u m   n u m b er   o f   p o in ts   in   th   E p s - n e ig h b o r h o o d M i n P t s .   R el y in g   o n   t h n o tio n s   « E p s - n eig h b o r h o o d » ,   « d e n s it y - r ea ch ab le »   a n d   « d e n s it y - co n n e cted » ,   « m ar k i n g »   o f   all  p o in ts   o f   s et  ar p er f o r m ed   o n   th « co r p o in t » ,   b o u n d ar y   p o in t s   an d   w as te  ( n o is e) .     Giv e n   s et  o f   o b j ec ts   D   w h ic h   co n tain s   o b j ec ts ,   d is tan ce   f u n ctio n   :       d i s t O O R    an d   t w o   p ar am eter s   E p s R   an d M i n P t s N .   E p s - neig hb o r ho o d   o f   a   po int  q   is   a   ca lled  a s   t he   s et   o f   po ints ,   t he  dis t a nce  t o   w hich  do es   no t   ex ce ed  E p s   ,   t ha t   is ,   ( ) : | ( , ) E p s N q p D d i s t p q E p s  .   po int  p   is   d ir ec tly  d ens ity - r ea cha b le   f r o m   a   po int  q   w . r. t .   E p s M i n P t s   if   p   belo ng s   t o   () E p s Nq   a nd   | ( ) | E p s N q M i n P t s   po int  p   is   d en s ity - r ea cha b le   f ro m   a   po int  q   w . r. t .   E p s M i n P t s   if   t here   is   a   cha in  o f   po ints   1 , , n pp 1 pq n pp   s uch t ha t   1 i p   is   direct ly   den s it y - re a cha ble f ro m   i p .   po int  p   is   d ens ity - co nn ec ted   t o   p o in q   w . r . t.  E p s M i n P t s   if   t h er is   p o in o   s u c h   t h at  b o th   p   an d   q   ar d en s it y - r ea ch ab le  f r o m   o   w . r . t. E p s M i n P t s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       WW L LN   Da ta   C lu s te r   A n a lysi s   Meth o d s   fo r   Lig h tn in g - C a u s ed   F o r est . . . .   ( B a r a n o vskiy  N iko la y)   3115   P o in ts   w h ic h   ar in s id o f   cl u s ter   an d   h a v n o les s   th a n   M i n P t s - n eig h b o u r s   a n d   ar also   ca lled   as   co r p o int s .   P o in ts   h a v in g   les s   t h an   M i n P t s - n e i g h b o r s ,   b u d en s ity - r ea ch a b le   f r o m   an y   k er n el  ar ca lle d   as   b o r d er p o int s .   P o in ts   n o t b elo n g in g   to   E p s - v ici n i ties   o f   an y   co r p o in ar o utl ier p o int s   ( no is e) .   W w ill  b r ie f l y   d es cr ib th m ai n   co m p u ti n g   s ta g es  o f   alg o r ith m   ( o r   th m ai n   id ea )   b y   m ea n s   o f   a   p s eu d o - co d e.   Require:   E p s - r ad iu s   o f   E p s - n ei g h b o r h o o d M i n P t s -   t h m i n i m u m   n u m b er   o f   ele m e n ts ,   w h ic h   h a v e   to   g et  in E p s - n eig h b o r h o o d   o f   ea ch   ele m e n t o f   k er n el.   f o ea ch   p o in p   in   d ataset  D   if   p   it h as n o t b ee n   r e f er r ed   to   a   clu s ter   o r   to   e m is s io n s   y et  t he n   r ea tr iev e   all  p o in ts   d en s it y - r ea ch ab le  f r o m   p   w . r . E p s   an d   M i n P t s     if   p   is   co r p o in t,  clu s ter   is   f o r m ed   if   p   is   b o r d e r   p o in t,  n o   p o in ts   ar d en s it y - r ea ch ab le    f r o m   p ,   p o in p   is   o u tl ier   ( n o is e ) ,   an d   DB SC AN  v i s it s   th n e x t p o in t i n   d ataset  D   E nd   if   E nd   f o r     2 . 2 .   Clus t er ing   W WL L f o Sib er ia   ( T o m s k   R eg io n)   T h W W L L n et w o r k   p r o v id es  th f o llo w i n g   in f o r m at io n   o n   lig h t n i n g   d is c h ar g e:  d ate,   ti m e,   g eo g r ap h ical  co o r d in ates,  ac c u r ac y ,   an d   n u m b er   o f   th s tati o n s   w h ich   r e g is ter ed   th d is c h ar g e.   T h d ef in itio n   o f   p r o x i m it y   o f   t w o   d is c h ar g e s   is   i n f l u en ce d   b y   n o o n l y   g eo g r ap h ical  co o r d in ates  o f   ca teg o r ies,  b u al s o   b y   th e   ti m o f   t h eir   r e g is tr atio n   ( t w o   d is ch ar g e s   g et  in to   o n cl u s te r ,   if   d i s tan ce   an d   d if f er e n ce   o n   r eg i s tr atio n   ti m e   f o r   d is ch ar g es  i s   les s   th a n   th e   s et  th r es h o ld s ) .   T h er ef o r e,   ea ch   d is ch ar g o f   p   h av e   t h r ee   ch ar ac ter is tic s co o r d in ates  o f   th d is c h ar g o f   12 ( , ) xx   a n d   ti m o f   r eg i s tr atio n   o f   t h d is ch ar g of 3 () x .   T h u s ,   t h lig h t n i n g   d is c h ar g o f   p   ca n   b d e s cr ib ed   b y   m ea n s   o f   a   s et   o f   th r ee   m ate r ial  v ar iab les 1 2 3 ( ) ( , , ) x p x x x .   Set  o f   ( 1 ) ( 2) { , . . . , } N P p p p   co n tain in g   N   o f   lig h tn i n g   d is c h ar g e s ,   ca n   b p r esen te d   as  s et  o f   N   p o in ts   i n   th r ee - d i m e n s io n al   E u clid ea n   s p ac o f   3 E .   Dis ta n ce   f o r   ea c h   co u p le  o f   o b j ec ts   ( at m o s p h er ic s )   o f   () i p   an d   () l p ,   w h er , 1 . . . , i l N   an d   il ,   w w ill ca lc u late  a s   f o llo w s     2 2 ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1   ( , ) ( ) i l i l E j j j p p x x      an d   d if f er e n ce   in   t i m o f   r eg is tr atio n   o f   d is c h ar g es o f       ( ) ( ) ( ) ( ) 33 ( , ) | | i l i l p p x x  .     Her ( ) ( ) 12 ( , ) ii xx ( ) ( ) 12 ( , ) ll xx   -   g eo g r ap h ical  co o r d in ates,  an d   () 3 i x () 3 l x   -   ti m o f   r eg is tr atio n   o f   ca teg o r ies o f   () i p   an d () l p .   T h r esh o ld   v alu e s   f o r   2 E   an d     ar E p s   an d   t i m e E p s   r esp ec tiv el y   Fo r   th cl u s ter   a n al y s is   o f   W W L L d ata  w c h o s t h r eg io n ,   co v er i n g   t h T im ir y az e v s k y   f o r est   ar ea   o f   t h T o m s k   r e g io n   ( b o r d er   ( 5 5 . 9 3 5 6 . 8 6 ) o   o f   N L ,   ( 8 3 . 9 4 8 5 . 0 7 ) o   o f   E L )   a n d   t h s u m m er   p er io d   o f   2 0 1 4 .   W h ad   th s elec tio n   co n s is tin g   o f   1 7 5 5   d is ch ar g es.     P ar am eter s   o f   al g o r ith m   o f   cl u s ter izi n g E p s t i m e E p s   an d   M i n P t s   s ig n i f ica n tl y   in f lu e n ce   o n   t h e   n u m b er ,   th a v er ag d u r atio n   an d   th av er a g ar ea   o f   " cl u s ter "   s to r m s .   O n s h o u ld   ch o o s th alg o r ith m   p ar am eter s   s o   th a th c h ar ac t er is tics   o f   " clu s ter "   s to r m s   co r r esp o n d ed   to   th ch ar ac ter is ti cs  o f   s to r m   ac ti v it y   f o r   th ch o s e n   r eg io n .     Fo r   th ter r ito r y   o f   t h T o m s k   r eg io n ,   th ch ar ac ter i s tics   o f   s to r m   ac ti v it y   ar d eter m i n ed   b y   d ata  o f   h y d r o m eteo r o lo g ical  s tatio n s .   A   n et w o r k   o f   h y d r o m e teo r o lo g ical  s ta tio n s   is   r ar e;  t h er e f o r e,   m o r o r   less   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  6 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 6   :   3 11 2     31 2 0   3116   r eliab le  d ata  ar th d ata  o n   th av er ag d u r at io n   o f   s to r m s   o n   d ay s   w ith   t h s to r m .   T h q u an tit y   o f   s to r m s   ac co r d in g   to   h y d r o m eteo r o lo g ical  s tatio n s   is   less ,   th a n   ac co r d in g   to   th e   W W L L n et w o r k .   I is   i m p o s s ib le  to   ca lcu late  t h av er a g ar ea   o f   s to r m s   ac co r d in g   to   h y d r o m ete o r o lo g ical  s t atio n s .   I n   o r d er   to   d eter m in t h o p ti m u m   p ar a m eter s   o f E p s t i m e E p s   an d   M i n P t s ,   w e   co n d u cted   s er ies  o f   ca lcu latio n s ,   in   w h ic h   E p s   ch an g e d   f r o m   1 5   k m   to   7 5 ,   b y   t i m e E p s   -   f r o m   1 5   to   6 0   m i n u te s ,   M i n P t s   -   f r o m   2   to   5   d is ch ar g es.  As  cr iter io n   to   ch o o s th o p ti m u m   p ar a m eter s   o f   E p s t i m e E p s   an d   M i n P t s   o f   DB SC AN  alg o r ith m ,   w e   u s ed   t h a v er ag d u r atio n   o f   s to r m s   o n   d a y s   w ith   t h s to r m .   Fo r   t h T o m s k   r e g io n   it  h as   t h v alu e   o f   1 . 8 2 . 4   h o u r s ,   t h to tal  n u m b er   o f   « n o is e »   p o in t s ,   w h ic h   m u s b th e   s m alle s t.  T h e   Fig u r s h o w s   t h at  t h b est  co m p lian c b et w ee n   th a v er ag d u r atio n   o f   s to r m s   a n d   th a v er ag d u r atio n   o f   « cl u s ter »   s to r m s   o cc u r s   at 20 E p s k m 3 0 m i n t i m e E p s   an d 3 M i n P t s T h f o u n d   p ar am e ter s   o f   DB SC A N   alg o r ith m   co r r esp o n d   to   th av er ag ex te n t a n d   ti m o f   e x is te n ce   o f   o n e - ce ll st o r m .       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   T h " clu s ter "   s to r m s ,   o b tain ed   as a   r esu lt o f   t h cl u s ter   an al y s is   w i th   t h c h o s e n   o p ti m u m   p ar a m eter s   o f   E p s t i m e E p s   an d   M i n P t s w er co m p ar ed   w i th   d ata   o f   h y d r o m eteo r o lo g ic al  s tatio n s .   W co m p ar ed   th d a y s   w it h   r e g is tr atio n   o f   li g h tn i n g   d is c h ar g e s   an d   d a y s   w h e n   t h s to r m   w as  r e co r d ed   o n   T o m s k   m eteo r o lo g ical  s ta tio n   ( T ab le   1 ) .   T h T o m s k   m eteo r o lo g i ca s tatio n   i s   i n   th n o r th ea s t   o f   th co n s id er ed   ter r ito r y .   A cc o r d in g   to   W W L L NN   d ata,   2 9   d a y s   w it h   t h s t o r m   w er r eg i s ter ed   i n   t h co n s id er ed   ter r ito r y ,   o n   T o m s k   m eteo r o lo g ical  s tatio n   -   1 6   d ay s   w ith   t h s to r m .   O n   m e teo r o lo g ical  s tatio n s ,   s to r m s   ar o b s er v ed   b y   ac o u s tical  an d   v is u al  m et h o d   an d ,   in   m o s ca s es,  s tr o n g   s to r m s   ar r ec o r d e d .   T h er ef o r e,   d ay s   w it h   s m al l   n u m b er   o f   th l ig h t n i n g   d is c h a r g es r ec o r d ed   b y   W W L L w e r n o m ar k ed   o u t a s   d a y s   w it h   th s to r m .   B y   n u m b er   o f   th l ig h t n i n g   d is ch ar g e s   u s i n g   W W L L N,   it  is   p o s s ib le  to   m ar k   o u th d a y s   w it h   t h e   m o s t   in ten s iv e   s to r m s .   T h g r ea test   n u m b er   o f   li g h t n i n g   d is ch ar g es   is   n o ted   o n   J u l y   2 2 .   T h er ef o r e,   w an al y ze d   i n   d etails  t h te m p o r ar y   a n d   s p atial  d is tr ib u t io n   o f   clu s ter s   o f   l ig h t n i n g   d is c h ar g es  co n s tr u cted   f o r   in p u t p ar a m e ter s   o f 20 E p s k m 30 t i m e E p s m i n   an d   3 M i n P t s   n a m el y   o n   t h is   d a y .   T ab le   2   g iv es  t h ti m f o r   th e   f ir s an d   last   li g h t n i n g   d is c h a r g w h ic h   en ter ed   clu s ter ,   an d   r ely in g   o n   th ese  d ata,   w ca lcu lated   th d u r atio n   o f   clu s ter   s t o r m   ac tiv it y .   T im o f   b eg i n n in g   an d   en d   o f   " clu s ter "   s to r m s   co i n cid es  w it h   r ea l sto r m s .     Fig u r 2   r ep r esen ts   th s p ati al  d is tr ib u tio n   o f   cl u s ter s ,   o b tain ed   o n   w ater   co n d it io n s   2 0 ,   3 ,   2 0 ,     o n   J u l y   2 2 .   T h u s ,   t h cl u s ter   5 4 ,   w h ic h   co n tai n s   t h g r ea te s n u m b er   o f   d i s ch ar g es,  i s   ta k en   o u s ep ar atel y .   Ser ial  n u m b er s   o f   cl u s ter s   co r r esp o n d   b y   ti m ( T ab le  2 )   o f   s eq u en ce   o f   o cc u r r en ce   a n d   ac tio n   o f   clu s ter s   th a allo w s   u s   to   s ee   tr aj ec to r y   o f   t h eir   m o v e m en t.   So ,   t h f i r s clu s ter   at  n u m b er   4 8   ar is e s   p r ac ticall y   in   t h ce n ter   o f   th e   co n s id er ed   ter r ito r y .   T h en ,   th e   li g h tn i n g   ac ti v i t y   i s   d is p lace d   o n   th e   n o r t h wes o f   th e   4 9 th   a n d   th 5 0 th   cl u s ter s .   T h n e x t c l u s ter   5 1   ar is es   to   t h ea s t   o f   th e   p r ev io u s   o n e.   P r ac ticall y ,   at  t h s a m e   ti m e,   t h er e   is   a n   ac tio n   o f   a   clu s ter   5 1   in   t h n o r th ea s t,   o f   c lu s ter   5 2   in   th s o u t h w e s t o f   th e   ter r ito r y   an d   o f   a   clu s ter   5 3 .   T h en ,   ap p r o x im a tel y   i n   h a lf   an   h o u r   to   t h s o u t h w e s o f   t h ter r ito r y ,   th er is   p o w er f u r as h   o f   li g h tn i n g   d is ch ar g e s   w ith in   m o r t h an   3   h o u r s ,   w h ic h   b elo n g s   to   clu s ter   5 4 .   T h u s ,   th s co p o f   clu s ter   5 4   also   ex ten d s   o n   th e   ter r ito r y ,   w h er th s to r m   cl u s ter s   o p er ated   ea r lier .   Mo s li k el y ,   th e   cl u s te r   5 5   is   also   a   p ar o f   th clu s ter   5 4 ,   w h ich   i s   alr ea d y   ce asi n g   i ts   ac ti v it y .   L i g h tn i n g   f las h es   o f   th e   cl u s t er   5 4 ,   w er r ec o r d ed   o n   T o m s k   m eteo r o lo g ical   s tat io n .   A c co r d in g   to   d ata  o f   T o m s k   m eteo r o lo g ica s tat io n ,   o n   t h i s   d a y ,   i n   s ep a r ate  h o u r s ,   t h s to r m   w i th o u t   p r ec ip itatio n   w a s   o b s er v ed   ( r eliab le  p r o g n o s is   r p 5 . r u ) .       B y   th ti m e   o f   it s   ac tio n ,   t h m ar k ed   o u clu s ter s   co r r esp o n d   to   d escr ip tio n s   o f   p ar a m e ter s   o f   s to r m   ce lls .   T h u s ,   clu s ter s   4 8 ,   4 9 ,   5 0 ,   w h ic h   ti m o f   ac tio n   is   les s   t h an   a n   h o u r   an d   th d is ta n ce   b et w ee n   d is ch ar g es   d o es  n o e x ce ed   2 0   k m ,   ca n   b r ef er r ed   to   o n e - ce ll   s to r m s .   I n   ca s i f   d u r atio n   o f   ac t io n   o f   clu s ter   i s   s e v er al   h o u r s ,   s u c h   as,  t h clu s ter   5 4 ,   o r   th er ar s o m s ep ar ate  clu s ter s ,   w h ic h   e m er g e n ce   ti m p r ac ticall y   co in cid es,  th e y   ca n   b co n s id er ed   as a n   an alo g   o f   t h m u ltice ll st o r m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       WW L LN   Da ta   C lu s te r   A n a lysi s   Meth o d s   fo r   Lig h tn in g - C a u s ed   F o r est . . . .   ( B a r a n o vskiy  N iko la y)   3117       a)   -   E p s   v ar ies  f r o m   1 5   to   7 5   k m b )   -   t i m e E p s   v ar ies f r o m   1 5   to   6 0   m i n ;     Fig u r 2 .   Var iatio n   in   Av er ag C lu s t er   Sto r m   D u r atio n   a n d   T o tal  N o is P o in ts   T h r o u g h   V ar y in g   O n C lu s ter i n g   P ar a m e ter   w it h   t h o th er s   Held   C o n s t a n t     ( co n s tan s et: 20 E p s k m 30 t i m e E p s m i n ,   an d   3 M i n P t s );       T ab le  1 D ates o f   R eg i s tr ati o n   o f   L i g h tn in g   Di s c h ar g es a n d   R eg i s tr atio n   o f   Sto r m s   f o r   T o m s k   Me teo r o lo g ical  Statio n   ( A cc o r d in g   to   t h Dat a   o f   R eliab le  P r o g n o s is   r p 5 . r u )   D a t e   t h e   f i r st   l i g h t n i n g   d i s c h a r g e   ( U T S )   t h e   r e c e n t   l i g h t n i n g   d i s c h a r g e   ( U T S )   t h e   n u m b e r   o f   l i g h t n i n g   st r i k e s   w e a t h e r   st a t i o n   T o msk   2 0 1 4 - 04 - 19   1 1 : 4 8   1 1 : 4 8   1   N o t   2 0 1 4 - 05 - 03   1 4 : 2 4   1 7 : 0 7   72   Y e s   2 0 1 4 - 05 - 04   1 8 : 5 6   2 2 : 2 8   36   Y e s   2 0 1 4 - 05 - 13   9 : 5 4   1 1 : 2 8   4   N o t   2 0 1 4 - 05 - 21   4 : 3 3   9 : 0 9   11   Y e s   2 0 1 4 - 05 - 24   0 : 3 8   9 : 3 6   35   Y e s   2 0 1 4 - 06 - 10   9 : 3 9   1 1 : 4 1   6   N o t   2 0 1 4 - 06 - 19   8 : 2 8   1 0 : 3 9   17   Y e s   2 0 1 4 - 06 - 26   7 : 3 0   1 0 : 4 6   1 4 5   Y e s   2 0 1 4 - 07 - 02   1 4 : 0 8   1 4 : 0 8   1   N o t   2 0 1 4 - 07 - 07   7 : 4 5   7 : 4 5   1   N o t   2 0 1 4 - 07 - 09   0 : 1 3   1 : 5 3   6   N o t   2 0 1 4 - 07 - 10   2 3 : 5 8   2 3 : 5 9   4   N o t   2 0 1 4 - 07 - 11   0 : 0 1   6 : 3 3   17   N o t   2 0 1 4 - 07 - 13   1 2 : 0 7   2 1 : 1 9   2 7 3   Y e s   2 0 1 4 - 07 - 19   1 9 : 0 4   1 9 : 1 5   3   N o t   2 0 1 4 - 07 - 22   1 3 : 2 7   2 2 : 2 9   3 4 1   Y e s   2 0 1 4 - 07 - 23   1 1 : 5 4   2 3 : 2 7   1 7 8   Y e s   2 0 1 4 - 07 - 26   5 : 5 3   1 5 : 4 0   1 5 8   Y e s   2 0 1 4 - 07 - 27   1 0 : 1 1   1 2 : 1 3   9   N o t   2 0 1 4 - 07 - 29   1 : 4 2   1 : 4 2   1   N o t   2 0 1 4 - 08 - 06   7 : 4 7   9 : 3 0   24   Y e s   2 0 1 4 - 08 - 11   1 7 : 0 9   2 1 : 1 3   76   Y e s   2 0 1 4 - 08 - 12   1 0 : 1 8   1 0 : 1 8   1   N o t   2 0 1 4 - 08 - 13   2 : 4 3   1 3 : 5 8   82   Y e s   2 0 1 4 - 08 - 15   1 6 : 2 2   1 6 : 5 7   2   Y e s   2 0 1 4 - 08 - 24   2 1 : 3 5   2 3 : 3 6   36   Y e s   2 0 1 4 - 08 - 25   0 : 0 3   2 0 : 2 8   2 0 9   Y e s   2 0 1 4 - 09 - 23   1 0 : 2 4   1 0 : 5 0   6   N o t       I n   g e n er al,   th co n d u cted   cl u s ter   an al y s i s   allo w s   u s   to   m a r k   o u m o r d etailed   b eh av io r   o f   s to r m   ac tiv it y   in   t h co n s id er ed   ter r ito r y .   W ca n   o b s er v g o o d   co h er en ce   o f   ti m to   r eg i s ter   th d a y s   w i th   W W L L N   s to r m   a n d   n et w o r k   o f   m eteo r o lo g ical  s ta tio n s   in   ca s o f   lar g n u m b er   o f   li g h t n i n g   d is ch ar g es   ( m o r th an   2 0 ) .   L et 's  n o te  t h at   m o s o f te n ,   t h s to r m   f ir es  o c cu r   o n   s u b u r b s   o f   s to r m   f r o n ts ,   w h er th er is   t h s m al ler   n u m b er   o f   r ain f all s ,   a n d   th er is   h ig h   p r o b ab ilit y   o f   p o s itiv l ig h t n i n g   d is c h ar g e s   to   em er g e.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  6 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 6   :   3 11 2     31 2 0   3118   T ab le  2 .   P ar am eter s   o f   Cl u s ter s   at  I n itial  C o n d itio n s   2 0 ,   3 ,   3 0   C l u st e r   N u m b e r   S t a r t   T i me   En d   T i me   D u r a t i o n   N u mb e r   o f   Di sc h a r g e s   48   1 3 : 2 7   1 4 : 0 8   0 : 4 1   18   49   1 4 : 3 4   1 4 : 4 7   0 : 1 3   10   50   1 5 : 2 7   1 5 : 3 9   0 : 1 2   3   51   1 6 : 5 5   1 7 : 4 2   0 : 4 7   15   52   1 7 : 0 8   1 7 : 5 0   0 : 4 2   15   53   1 7 : 2 2   1 7 : 3 5   0 : 1 3   3   54   1 8 : 5 4   2 2 : 2 9   3 : 3 5   2 6 7   55   2 1 : 2 8   2 1 : 4 1   0 : 1 3   3   N o i se         7             ( a)     ( b )     Fig u r 3 .   T h e   clu s ter s   o f   li g h t n in g   d is c h ar g e s   o b tain ed   f o r   i n p u t p ar a m eter s 20 E p s k m 30 t i m e E p s m i n ,   an d 3 M i n P t s : a     r ep r esen tatio n   o f   clu s ter s   w it h o u t c lu s ter   u n d er   n u m b er   5 4 ; b     r ep r esen tatio n   o f   clu s t er   5 4       T h clu s ter   an al y s is   o f   t h lig h tn in g   d is ch ar g es  W W L L a llo w s   u s   to   d eter m in s co p o f   s to r m   ce lls   a n d ,   r esp ec tiv e l y ,   in   f u t u r e,   it  is   p o s s ib le  to   d e f i n p l ac o f   p r o b ab le  f ir e m er g e n c u n d er   o th er w is e   eq u al  co n d itio n s   as s h o w n   i n   Fig u r 3 .   T h an al y s is   o f   r es u lts   s h o ws  th a af ter   d ata  p r o ce s s in g   o f   th W W L L n et w o r k   o n   lig h t n in g   d is ch ar g e s ,   it  is   p o s s ib le  to   f o r m   la y er   in   GI w ith   i n f o r m atio n   o n   clu s ter s   o f   s to r m   ac t iv i t y   i n   th e   co n tr o lled   ter r ito r y .   T h is   i n f o r m atio n   ca n   b u s ed   a s   in p u in f o r m atio n   in   o r d er   to   ass ess   th le v el  o f   f o r est   f ir d an g er   f r o m   s to r m s .       4.   CO NCLU SI O N   R es u lti n g   f r o m   o u r   r esear ch ,   w co n d u cted   th cl u s ter   an al y s i s   o f   li g h tn in g   d is c h ar g e s   ac co r d in g   to   W W L L d ata  f o r   th t y p ical   ter r ito r y   o f   W e s ter n   Sib er ia  ( R u s s ia) .   T h r esear ch   ar e is   th ter r ito r y   o f   t h e   T im ir y az e v s k i y   f o r estr y   o f   t h T o m s k   r eg io n .   W p r esen te d   th d escr ip tio n s   o f   m et h o d s   f o r   d ata  clu s ter i n g .   W ch o s th o p ti m u m   p ar am eter s   o f   t h clu s ter   an al y s i s .   W g av t y p ical  r esu lts   o f   wo r k   o f   alg o r ith m   b y   th an al y s is   o f   li g h tn i n g   d is c h ar g e s   f o r   f o r est  f ir s ea s o n   o f   2 0 1 4 .   T h u s o f   W W L L d ata  allo w s   u s   to   o b tain   th i n p u i n f o r m atio n   to   ass ess   t h f o r est  f ir d an g er   i n   t h co n d itio n s   o f   s t o r m   ac ti v it y   i n   t h co n tr o lled   ter r ito r y .       ACK NO WL E D G E M E NT S   W o r k   is   i m p le m e n ted   at   f i n an cial  s u p p o r o f   th R u s s ia n   Fo u n d atio n   f o r   B asic  r esear ch es  an d   A d m i n is tr atio n   o f   T o m s k   R e g io n .   T h g r an 1 6 - 41 - 700831 .   T h au th o r s   w is h   to   th a n k   t h W o r ld   W id L i g h tn i n g   L o ca tio n   Net w o r k   ( h ttp :// ww l ln . n et) ,   co llab o r atio n   a m o n g   o v er   5 0   u n iv er s ities   an d   in s ti tu t io n s ,   f o r   p r o v id in g   t h li g h t n i n g   lo ca tio n   d ata  u s ed   i n   th i s   p ap er .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       WW L LN   Da ta   C lu s te r   A n a lysi s   Meth o d s   fo r   Lig h tn in g - C a u s ed   F o r est . . . .   ( B a r a n o vskiy  N iko la y)   3119   RE F E R E NC E S   [1 ]   Ku z n e tso v   G .   V.   a n d   Ba ra n o v sk i y   N.   V. ,   F o re c a st  o f o re st  f ires   o c c u rre n c e   a n d   th e ir  e c o lo g ica c o n se q u e n c e s ,‖   No v o sib irsk P u b li s h in g   h o u se   o th e   S i b e ria n   Bra n c h   o t h e   Ru ss i a n   Aca d e my   o S c ien c e ,   2 0 0 9 .     [2 ]   P o d u J.,   e a l. ,   S p a ti a p a tt e rn l ig h tn in g - c a u se d   f o re st  f ire in   On tario   1 9 7 6     1 9 9 8 , ‖  Eco lo g ica M o d e ll in g v o l.   1 6 4 ,   p p .     2 0 ,   2 0 0 3 .   [3 ]   Co ll in R.   D.,   e a l. ,   F o re st  f ire   m a n a g e m e n to   a v o id   u n i n ten d e d   c o n se q u e n c e s:  A   c a se   stu d y   o P o r tu g a u sin g   s y ste m   d y n a m ic s , ‖  J o u rn a l   o En v iro n me n ta M a n a g e me n t v o l.   1 3 0 ,   p p .   1     9 ,   2 0 1 3 .     [4 ]   G u p ta  M . ,   e a l. ,   Ex p e rime n tal  e v a lu a ti o n   o f   f ire   su p p re ss io n   c h a r a c teristics   o f   t w in   f lu id   w a ter  m is s y ste m , ‖  Fi re   S a fety   J o u rn a l v o l .   5 4 p p .   1 3 0 1 4 2 ,   2 0 1 2 .   [5 ]   T a y lo S .   W.   a n d   A lex a n d e r   M.   E. ,   S c ien c e ,   tec h n o l o g y   a n d   h u m a n   fa c to rs  in   f ire   d a n g e ra ti n g Ca n a d ian   e x p e rien c e , ‖  In ter n a ti o n a J o u rn a o W il d la n d   Fi re v o l.   1 5 ,   p p .   1 2 1     1 3 5 ,   2 0 0 6 .   [6 ]   Ba ra n o v sk i y   N.   V. ,   P r o jec o f   Eu ra sia n   S e g m e n o f   th e   Ne w   S y ste m   o f   F o re st  F ire  Ris k   P re d ictio n   Ba se d   o n   In f o rm a ti o n   a n d   C o m p u ter  T e c h n o l o g ies , ‖  J o u rn a o A u to m a ti o n   a n d   I n fo rm a t io n   S c ien c e s v o l.   4 7 ,   p p .   4 0 5 6 ,   2 0 1 5 .   [7 ]   Bib li o g ra p h y   o n   th e   Ca n a d ian   F o re st  F ire  Da n g e R a ti n g   S y ste m .   1 9 6 9 - 1 9 8 5   ( wit h   1 9 8 6   a n d   1 9 8 7   su p p lem e n ts )   1 9 8 8 .   Al e x a n d e r,  M . E. ,   c o mp il e r.  Ca n a d i a n   Fo re stry   S e rv ice ,   No rt h e rn   Fo re stry   Ce n tre ,   E d mo n to n ,   AB .   [8 ]   De e m in g   J.   E.,  e a l. ,   T h e   Na ti o n a F ire - Da n g e Ra ti n g   S y ste m ,   Og d e n ,   Uta h US D F o re st  S e rv ice ,   Ge n e ra T e c h n ica re p o rt.  IN T - 3 9 ,   1 9 7 8 .   [9 ]   Ca m ia  A . ,   e a l. ,   F ire  d a n g e ra ti n g   in   th e   Eu ro p e a n   F o re st  F ire  In f o r m a ti o n   S y ste m   (E F F IS ):  Cu rre n t   d e v e lo p m e n ts , ‖  Fo re st E c o lo g y   a n d   M a n a g e me n t v o l .   2 3 4 ,   2 0 0 6 .   [1 0 ]   L o u p ian   E.   A . ,   e a l. ,   S a telli te  d a ta  p ro c e ss in g   m a n a g e m e n in   F o re st  F ires   Re m o te  M o n it o r i n g   In f o rm a ti o n   S y st e m   (IS DM - Ro sle sk h o z o f   th e   F e d e ra Ag e n c y   f o F o re stry   (R e v ie w ),   S o v re me n n y e   Pro b lem y   Dista n tsi o n n o g o   Z o n d ir o v a n iy a   Z e mli  iz  Ko sm o sa v o l.   1 2 ,   p p .   2 2 2     2 5 0 ,   2 0 1 5 .   [1 1 ]   Ba ra n o v sk i y   N.   V.   a n d   Zh a rik o v a   M.   V. ,   A   W e b   Orie n ted   G e o in f o rm a ti o n   S y ste m   A p p li c a ti o n   f o F o re st  F ire  Da n g e P re d ictio n   in   T y p ica F o re sts o f   th e   U k ra in e , ‖  L e c tu re   No tes   in   Ge o in fo rm a ti o n   a n d   Ca rt o g ra p h y T h e ma ti c   Ca rto g r a p h y   fo th e   S o c iety ,   p p .   13    2 2 ,   2 0 1 4 .   [1 2 ]   Ku z n e tso v   G .   V . ,   e a l . ,   M a th e m a ti c a si m u latio n   o f   h e a tran sf e a d e c id u o u tree   ig n it i o n   b y   c lo u d - to - g ro u n d   li g h tn i n g   d isc h a rg e , ‖  EP J   W e b   o Co n fer e n c e s v o l.   8 2,   p p .   1     6 ,   2 0 1 5 .   [1 3 ]   S o rian o   L .   R. ,   e a l .,   T e n - y e a st u d y   o f   c lo u d - to - g ro u n d   li g h t n in g   a c ti v it y   in   th e   Ib e rian   P e n i n su la , ‖  J .   At mo sp .   a n d   S o l a r - T e rr e str.  Ph y s v o l.   6 7 ,   p p .   1 6 3 2     1 6 3 9 ,   2 0 0 5 .   [1 4 ]   Iv a n o v   V.   A. ,   S t o rm   a c ti v it y   a n d   f o re st f ire s , ‖  Fo re st f ire s a n d   fi g h a g a in st  t h e m / M o sc o w:  VNII L M ,   1 9 8 7 .     [1 5 ]   L a rja v a a r a   M . ,   e a l. ,   S p a ti a d istri b u t io n   o f   li g h t n in g - ig n it e d   f ires   in   F i n lan d , ‖  F o re st  Eco l o g y   a n d   M a n a g e me n t v o l.   2 0 8 ,   p p .   1 7 7     1 8 8 ,   2 0 0 5 .   [1 6 ]   A z m e to v   R.   R. ,   e a l. ,   P ro sp e c ts  o f   c re a ti o n   o f   th e   Ru ss ian   s y ste m   o f   e le c tro m a g n e ti c   m o n it o rin g   o f   th u n d e r - sto rm s   f o n e e d o f o re st  c o n s e rv a ti o n   f ro m   th e   f ires ,   p o we r,   a ircra f t,   m e teo ro lo g y   a n d   f o re c a stin g   o f   n a tu ra d isa ste rs ,   in   Pro c e e d in g o I n t e rn a ti o n a C o n fer e n c e ,   Co n ju g a t e d   p ro b lem o me c h a n ics   a n d   e c o lo g y ,   T o ms k 2 0 0 0 .   [1 7 ]   G rish in   A .   M.   a n d   F il k o v   A.   I. ,   F o re c a st o f   o c c u rre n c e   a n d   s p re a d in g   o f   f o re st f ires ,‖   Ke m e ro v o P ra c ti c e .   2 0 0 5 .     [1 8 ]   Ka lab o k id is  K.,   e a l. ,   V irt u a F i re A   w e b   b a se d   G IS   p latf o rm   f o f o re st  f ire  c o n tro l , ‖  Ec o lo g ica l   I n fo rm a t ics v o l.   1 6 ,   p p .   6 2     6 9 ,   2 0 1 3 .   [1 9 ]   R A se r e tt o   D.,   e a l. ,   A   Da ta - d riv e n   M o d e f o L a rg e   W il d f ire  Be h a v io u P re d icti o n   i n   Eu r o p e , ‖  Pro c e d i a   Co mp u ter   S c ien c e v o l.   1 8 ,   p p 1 8 6 1     1 8 7 0 ,   2 0 1 3 .   [2 0 ]   Ro d g e C.   J.,   e a l . ,   De tec ti o n   e ff icie n c y   o th e   V L F   W o rld - W id e   L ig h tn in g   L o c a ti o n   Ne t w o rk   ( WW L LN):  in it ial   c a se   stu d y , ‖  An n a les   Ge o p h y sic a e v o l.   2 4 ,   p p .   3 1 9 7     3 2 1 4 ,   2 0 0 6 .   [2 1 ]   Ya n k o   I.   V. ,   P y ro lo g ica a ss e ss m e n o f   th e   territo r y   o f   th e   T o m s k   re g io n .   Diss ,‖   T o m s k T o m sk   s tate   p e d a g o g ica uni v e rsity ,   2 0 0 5 .   [2 2 ]   Do n g   L . ,   e a l. ,   W in d   p o w e d a y - a h e a d   p re d ictio n   w it h   c lu ste r   a n a l y sis  o N W P , ‖  Ren e wa b le  a n d   S u st a in a b le   En e rg y   Rev iews v o l.   6 0 ,   p p .   1 2 0 6     1 2 1 2 ,   2 0 1 6 .   [2 3 ]   P a re n te  J.,   e a l. ,   S p a c e - ti m e   c lu ste rin g   a n a l y sis  o f   w il d f ires :   T h e   in f lu e n c e   o f   d a tas e t   c h a r a c teristics ,   f ire  p re v e n ti o n   p o li c y   d e c isio n s,  w e a t h e a n d   c li m a te , ‖  S c ien c e   o t h e   T o ta l   En v iro n me n t v o l.   5 5 9 ,   p p .   1 5 1     1 6 5 ,   2 0 1 6 .   [2 4 ]   P e re ira  M .   G . ,   e a l. ,   S p a c e - ti m e   c lu ste rin g   a n a ly sis  p e rf o r m a n c e   o f   a n   a g g re g a ted   d a tas e t:   T h e   c a s e   o f   w il d f ire in   P o rtu g a l , ‖  E n v iro n me n ta M o d e ll i n g   &   S o ft wa re v o l.   7 2 ,   p p .   2 3 9     2 4 9 ,   2 0 1 5 .   [2 5 ]   S trau ss   C. ,   e a l. ,   S p a ti o - tem p o r a c l u ste rin g   a n d   d e n sity   e sti m a ti o n   o f   li g h tn in g   d a ta f o th e   trac k in g   o f   c o n v e c ti v e   e v e n ts , ‖  At mo sp h e ric   Res e a rc h v o l.   1 3 4 ,   p p .   8 7     9 9 ,   2 0 1 3 .   [2 6 ]   Ev se e v a   I.   S.   a n d   Zem tso v   A .   A. ,   Bu lg e   f o r m in g   in   f o re st  we tl a n d   z o n e   o f   th e   W e st  S ib e rian   P lai n ,‖   T o m s k ,   P u b l ish i n g   h o u se   o f   T o m sk   Un iv e rsit y ,   1 9 9 0 .   [2 7 ]   Ester  M . ,   e a l. ,   A   d e n sity - b a s e d   a lg o rit h m   f o d isc o v e rin g   c lu ste rs  in   larg e   sp a ti a d a tab a se w it h   n o ise ,   i n   Pro c e e d in g o t h e   S e c o n d   I n ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   Kn o wle d g e   Disc o v e ry   a n d   Da t a   M in i n g   ( KDD - 9 6 )/E d s.   S imo u d is  E . ,   Ha n   J . ,   Us a ma   F. M .   AA AI  Pre ss 1 9 9 6 .                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  6 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 1 6   :   3 11 2     31 2 0   3120   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       Ni k o l a y   V .   B a r a n o v s k iy   o b tain e d   S p e c ialist  De g re e   in   M e c h a n ics   f ro m   T o m s k   S tate   Un iv e rsit y   in   2 0 0 0 .   He   o b tain e d   P h De g re e   in   P h y sic a n d   M a th e m a ti c f ro m   T o m sk   S tate   Un iv e r sit y   in   2 0 0 7 .   He   h a 1 6   y e a rs  e x p e rien c e   in   re se a rc h   a c ti v it y   a n d   9   y e a rs   in   to tal   in   a c a d e m ic  a c ti v it y .   He   w o rk s   a As so c iate   P ro f e ss o p o siti o n   in   T o m s k   P o ly tec h n ic  Un iv e rsit y   (De p a rt m e n o f   T h e o re ti c a a n d   In d u strial  He a S y ste m s   En g in e e rin g ,   In stit u te  o f   P o w e En g in e e rin g a p re se n t   ti m e .   F ield   o f   re se a r c h f ire  sa f e t y   a n d   e c o lo g y ,   c o m p u ter  sc ien c e .   He   h a m o re   1 0 0   p u b l ica ti o n   in   p e e r - re v iew e d   jo u rn a ls  i n   En g l ish   a n d   In   R u ss ian .           S v e tla n a   Yu .   K r e c h e to v a   stu d ied   a G o rn o - A lt a isk   S tate   Un iv e rsity   f ro m   1 9 9 6   to   2 0 0 1   a n d   re c e iv e d   S p e c ialist  D e g r e e   in   M a th e m a ti c s S h e   o b tain e d   P h De g re e   in   M a th e m a ti c s,   Nu m e ric a M e th o d a n d   P ro g ra m m in g   i n   2 0 0 7   f ro m   G o rn o - A lt a is k   S tate   Un iv e rsit y S h e   h a 1 5   y e a rs  in   to tal  e x p e rien c e   i n   a c a d e m ic  a n d   re se a rc h   a c ti v it ies .   Cu r re n p o siti o n   in   G o rn o - A lt a isk   S tate   Un iv e rsit y   is   He a d   o f   De p a r tm e n o f   M a th e m a ti c a n d   Co m p u ter  S c ien c e .   S h e   is  in tere ste d   in   p h y sic o f   th u n d e rsto rm s,  m e th o d o f   sta ti stica a n d   c lu ste d a ta an a ly sis .     M a r in a   Y u .   B e li k o v a   stu d ied   a G o rn o - A lt a isk   S tate   Un iv e rsit y   f r o m   1 9 9 6   t o   2 0 0 1   a n d   re c e iv e d   S p e c ialist  D e g re e   in   M a th e m a ti c s S h e   is  c u rre n tl y   p u rsu in g   h e P h D i n   M a th e m a ti c s.  S h e   h a s 1 5   y e a rs  in   to tal  e x p e rien c e   in   a c a d e m ic  a n d   re se a rc h   a c ti v it ies .   S h e   w o rk a th e   p o sit io n   o f   se n io r   lec tu re o f   th e   D e p a rt m e n o f   M a th e m a ti c a n d   C o m p u ter  S c ien c e   in   G o rn o - A lt a isk   S tate   Un iv e rsit y .   S h e   is  in tere ste d   i n   p h y sic o f   th u n d e rsto rm s,  d a ta  m in in g ,   c lu ste a n a l y sis,   g e o in f o rm a ti o n   sy ste m s,  a p p li c a ti o n   p ro g ra m m in g   a n d   re m o te se n s in g .         An to n   A.  Per e ly g in   stu d ie d   i n   G o rn o - A lt a isk   S tate   Un iv e rsit y   a n d   o b tai n e d   B S c   De g re e   in   M a th e m a ti c s.   He   is   c u rre n tl y   d o in g   h is  M S c   De g r e e   th e sis  in   M a t h e m a ti c a M o d e ll in g .   He   h a 3   y e a r e x p e rien c e   in   re se a rc h   a c ti v it y .   H e   is   in tere ste d   in   c l u ste a n a l y sis,  m a th e m a ti c a l   m o d e ll in g ,   p ro g ra m m in g ,   g e o in f o rm a ti o n   sy ste m s an d   w e b - se rv ic e s.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.